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Die Erfindung betrifft einerseits eine Kamera eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs, mit einem Bildsensor und andererseits ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs.
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Kraftfahrzeuge umfassen eine Vielzahl von Assistenzsystemen, wie z. B. Regensensoren, Spurhalteassistenten oder Müdigkeitswarnassistenten. Jedes derartige Assistenzsystem weist eine Kamera auf, mittels derer bei Betrieb die Frontscheibe, die Fahrbahn bzw. der Fahrer erfasst wird. Das erfasste Bild wird nach Abweichungen von einem bestimmten Soll-Zustand überprüft, und bei einem Vorhandensein desselben ein Aktor betätigt, wie ein Scheibenwischermotor, ein Motor zur Beeinflussung des Lenkeinschlags bzw. ein akustischer oder optischer Signalgeber.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet derartiger Kameras ist die Bereitstellung eines nahen Abbilds der Umgebung des Kraftfahrzeugs. Dies wird beispielsweise beim Einparken des Kraftfahrzeugs benötigt, um auch Hindernisse erkennen zu können, die aufgrund der Karosseriegestaltung verdeckt sind. Mittels derartiger Kameras ist auch ein Verkehrsfluss in einer Seitenstraße erfassbar, der insbesondere bei vergleichsweise kleinen Einmündungen (noch) außerhalb des Sichtfeldes des Fahrers des Kraftfahrzeugs verbleibt. Derartige Kameras sind üblicherweise seitlich in den vorderen Stoßfänger integriert, also in Fahrtrichtung an einer vorderen Position des Kraftfahrzeugs. Dieser Bereich weist jedoch aufgrund der Anforderungen an den Fußgängerschutz und auch aufgrund der Bereitstellung einer Verformungszone bei einer Kollision lediglich einen begrenzten Bauraum auf, weswegen die Kameras lediglich geringe Abmessungen aufweisen können. Auch ist meist kein zusätzlicher Bauraum für eine Auswerteelektronik vorhanden, sodass diese üblicherweise innerhalb des Kameragehäuses der Kamera integriert ist. Zur Kostenreduzierung weist die Kamera lediglich eine Leiterplatte auf, an der sowohl der Bildsensor als auch der Hauptprozessor der Steuerungselektronik angelötet sind. Bei Betrieb der Kamera erfolgt eine Erwärmung des Hauptprozessors und somit auch des hierzu benachbarten Bildsensors, was zu einem erhöhten Rauschen innerhalb der aufgenommenen Bilder führt. Infolgedessen ist die Bildqualität reduziert, und die Qualität der mittels der Kamera aufgenommenen Bilder entspricht nicht der Qualität, für die der Bildsensor ausgelegt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Kamera eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein besonders geeignetes Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kamera anzugeben, wobei insbesondere eine Bildqualität erhöht und vorzugsweise Kosten gesenkt sind.
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Hinsichtlich der Kamera wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Fahrerassistenzsystems durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die Kamera ist Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und insbesondere eines Fahrerassistenzsystems, wie einer Einparkhilfe, mittels derer insbesondere ein Frontbereich mittels der Kamera erfasst wird. Insbesondere ist die Kamera Bestandteil eines Surround View-Systems. Zweckmäßigerweise wird mittels der Kamera ein seitlicher Bereich des Kraftfahrzeugs erfasst, sodass eine erleichterte Ausfahrt mittels des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist. Mit Anderen Worten ist die optische Achse der Kamera senkrecht zur Ausrichtung des Kraftfahrzeugs, jedoch zumindest ist ein Winkel zwischen diesen von zwischen 110° und 70° gebildet. Alternativ hierzu ist die optische Achse parallel zur Ausrichtung des Kraftfahrzeugs, jedoch zumindest ist ein Winkel zwischen diesen kleiner als 20° und insbesondere kleiner 10°. Hierbei wird mit der Kamera geeigneterweise der Bereich vor dem Kraftfahrzeug erfasst.
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Die Kamera umfasst einen Bildsensor, der beispielsweise ein CCD- oder besonders bevorzugt ein CMOS-Chip ist. Mit anderen Worten arbeitet der Bildsensor nach dem CCD- oder CMOS-Prinzip. Die Kamera weist ferner ein Kameragehäuse mit einer Außenwand auf, die beispielsweise nach Art eines Hohlzylinders ausgestaltet ist. Mit anderen Worten umfasst die Außenwand keinen Deckel. Alternativ hierzu weist die Außenwand einen Deckel auf, und die Außenwand ist nach Art eines Behälters geformt. Innerhalb der Außenwand ist ein Träger des Kameragehäuses angeordnet. Mit anderen Worten wird der Träger zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, von der Außenwand umgeben. Folglich ist der Träger mittels der Außenwand zumindest teilweise umgeben. Zweckmäßigerweise ist der Träger vollständig von der Außenwand umgeben und mittels dieser geschützt. Somit ist der Träger innerhalb der Außenwand angeordnet. Der Träger ist an der Außenwand angebunden und beispielsweise an der Außenwand angeformt. Mit anderen Worten ist das Kameragehäuse bevorzugt einstückig.
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Der Träger ist beispielsweise Bestandteil eines im Wesentlichen U-förmigen Halters, mit zwei zueinander parallelen Schenkeln, die freiendseitig mittels des Trägers als hierzu senkrechtem Schenkel miteinander verbunden sind. Mittels der Schenkel ist der Träger an der Außenwand angebunden und zweckmäßigerweise an der Außenwand befestigt. Vorzugsweise ist der Halter einstückig sowie z.B. einstückig mit der Außenwand ausgestaltet, was die Fertigung vereinfacht. Der Träger ist zweckmäßigerweise senkrecht zu einer optischen Achse der Kamera angeordnet und bildet bevorzugt innerhalb der Außenwand eine Zwischenebene des Kameragehäuses, wobei die Ausdehnung der Zwischenebene senkrecht zur optischen Achse kleiner oder gleich der Ebene ist, die mittels der Außenwand begrenzt ist. Mit anderen Worten ist zwischen dem Träger und der Außenwand zumindest einseitig, vorzugsweise umfänglich ein Schlitz gebildet.
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Die Kamera weist ferner eine Flachbaugruppe mit einer Leiterplatte auf, an der insbesondere eine Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Bauteile angelötet ist. Im Montagezustand ist der Träger, insbesondere mechanisch, zwischen dem Bildsensor und der Leiterplatte angeordnet. Beispielsweise ist der Träger in zumindest einer Dimension mittels des Bildsensors und der Leiterplatte umgeben. Folglich ist der Bildsensor zu der Leiterplatte beabstandet sowie weiteren Bestandteilen der Flachbaugruppe. Mittels des Trägers ist ein Wärmeeintrag von der Flachbaugruppe auf den Bildsensor vermindert, sodass dieser mit einer vergleichsweise hohen Auflösung betrieben werden kann. Auch ist ein Bildrauschen der mittels des Bildsensors erstellen Messsignale verringert, sodass die Qualität der mittels der Kamera erstellten Bilder erhöht ist.
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Geeigneterweise ist der Bildsensor von der Außenwand zumindest teilweise umgeben, bevorzugt vollständig. Auf diese Weise ist der Bildsensor mittels der Außenwand vor mechanischer Beschädigung und Umwelteinflüssen geschützt, oder zumindest deren Einfluss ist verringert. Zweckmäßigerweise ist der Bildsensor an dem Träger angebunden. Vorzugsweise ist hierbei sowohl der Träger als auch der Bildsensor senkrecht zur optischen Achse angeordnet. Der Bildsensor ist geeigneterweise an dem Träger direkt befestigt. Mit anderen Worten ist der Bildsensor in direktem mechanischem Kontakt mit dem Träger. Beispielsweise ist der Bildsensor an den Träger geklebt. Insbesondere ist zwischen dem Bildsensor und dem Träger eine Wärmeleitfolie oder Wärmeleitpaste angeordnet, was ein Abführen von Wärme, die aufgrund des Betriebs des Bildsensors entsteht, an das Kameragehäuse abgeführt werden kann.
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Besonders bevorzugt jedoch ist zwischen dem Träger und dem Bildsensor ein thermoelektrisches Kühlelement angeordnet. Mit anderen Worten ist der Bildsensor nicht in direktem mechanischem Kontakt mit dem Träger. Geeigneterweise ist der Bildsensor in direktem mechanischem Kontakt mit dem thermoelektrischen Kühlelement und das thermoelektrische Kühlelement ist bevorzugt in direktem mechanischem Kontakt mit dem Träger. Vorzugsweise ist der Bildsensor thermisch leitend mit dem thermoelektrischen Kühlelement verbunden, beispielsweise mittels Wärmeleitpaste. Das thermoelektrische Kühlelement ist insbesondere an den Bildsensor geklebt. Vorzugsweise ist das thermoelektrische Kühlelement ein Peltier-Element, was zu lediglich gering erhöhtem Kosten und einer vergleichsweise geringen Gewichtszunahme führt.
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Unabhängig von dem Vorhandensein des thermoelektrischen Kühlelements, also unabhängig, ob der Bildsensor in direktem oder indirektem mechanischem Kontakt mit dem Träger ist, erfolgt bei Befestigung des Bildsensors an dem Träger eine Rollwinkeljustage. Wegen der vergleichsweisen geringen Fehlertoleranz des Kameragehäuses ist die Justage beispielsweise lediglich ein korrektes Positionieren des Kameragehäuses auf einer geschliffenen Werkbank. Aufgrund der Anbindung des Bildsensors an dem Träger entfällt somit ein weiterer Arbeitsschritt, nämlich eine nachträgliche Justage, was zu einer verringerten Herstellungszeit und Herstellungskosten führt, und die insbesondere erforderlich ist, falls mit der Kamera ein vor dem Kraftfahrzeug liegender Bereich erfasst wird.
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Zweckmäßigerweise ist der Bildsensor ein Bare Die. Mit anderen Worten weist der Bildsensor kein Gehäuse auf. Mit nochmals anderen Worten ist der Bildsensor ein Nacktchip. Der Bildsensor ist beispielsweise mittels einer Flexleiterplatte (flexible printed circuit; FPC) mit der Leiterplatte elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten wird mittels der Flexleiterplatte die mittels des Bildsensors erfassten Messdaten an die Flachbaugruppe geleitet. In einer Alternative hierzu ist es der Bildsensor mittels Bonden mit der Leiterplatte elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten ist der Bildsensor an die Leiterplatte gebondet. Beispielsweise wird hierfür ein Dünndraht mit einem Durchmesser zwischen 10 µm und 25 µm oder ein Dickdraht mit einem Durchmesser zwischen 100 µm und 500 µm verwendet. Insbesondere wird zunächst der Bildsensor und die Leiterplatte innerhalb der Außenwand montiert und in einem weiteren Arbeitsschritt die elektrische Verbindung zwischen diesen erstellt. Auf diese Weise ist die Montage des Bildsensors und der Leiterplatte vereinfacht, wohingegen die elektrische Kopplung der beiden lediglich einen geringen Platzbedarf benötigt. Insbesondere wird das hierfür benötigte Werkzeug durch eine Öffnung des Kameragehäuses eingeführt, innerhalb derer im Montagezustand eine Optik der Kamera positioniert ist.
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Geeigneterweise liegt die Leiterplatte an dem Träger an, und vorzugsweise auf der dem Bildsensor gegenüberliegenden Seite des Trägers. Auf diese Weise ist lediglich eine vergleichsweise geringe Länge der elektrischen Verbindung zwischen dem Bildsensor und der Leiterplatte erforderlich, was zu vergleichsweise geringen elektromagnetischen Störungen bei der Übertragung der Messwerte führt.
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Beispielsweise umfasst die Flachbaugruppe eine Steuereinheit, mittels derer der Bildsensor gesteuert wird. Insbesondere werden Messdaten mittels der Steuereinheit ausgewertet, die mittels des Bildsensors aufgenommen werden. Geeigneterweise ist die Steuereinheit mittels eines Hauptprozessors realisiert, der Bestandteil der Flachbaugruppe ist. Zweckmäßigerweise ist der Hauptprozessor an die Leiterplatte angelötet. Beispielsweise ist der Hauptprozessor ein oberflächenmontiertes Bauelement („SMD“-Bauelement), das vorzugsweise mittels eine BGA-Verfahrens an der Leiterplatte befestigt ist. Alternativ ist der Hauptprozessor an die Flachbaugruppe gebondet. Insbesondere ist der Träger zwischen dem Hauptprozessor und dem Bildsensor angeordnet. Alternativ oder in Kombination hierzu ist die Leiterplatte zwischen dem Träger und dem Hauptprozessor positioniert. Aufgrund einer derartigen Anordnung ist ein Wärmeeintrag von dem vergleichsweise heißen Hauptprozessor auf den Bildsensor verringert.
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Geeigneterweise ist die Abmessung der Leiterplatte kleiner oder gleich 40 mm × 40 mm. Insbesondere bezeichnet hierbei die Abmessung die Ausdehnung der Leiterplatte in einer Ebene, die der Hauptausdehnungsebene der Leiterplatte entspricht, also die parallel zu der Leiterplatte ist. Zweckmäßigerweise ist diese Ebene senkrecht zur optischen Achse der Kamera. Beispielsweise ist die Leiterplatte quadratisch oder aber zumindest jedoch rechteckig ausgestaltet. Insbesondere ist hierbei eine Kantenlänge kleiner 35 mm, 30 mm, 25 mm oder 20 mm. Zweckmäßigerweise ist jede der Kantenlängen größer als 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise kompakte Flachbaugruppe realisiert, sodass auch das Kameragehäuse mit vergleichsweise geringen Abmessungen gefertigt werden kann, was den Einbau innerhalb des Kraftfahrzeugs erleichtert.
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Beispielsweise weist die Leiterplatte eine Aussparung auf, innerhalb derer der Träger zumindest teilweise positioniert ist. Sofern der Träger beispielsweise Bestandteil eines Halters ist, liegt der Träger vorzugsweise vollständig innerhalb der Aussparung ein. Die Leiterplatte ist zweckmäßigerweise zur Erstellung der Aussparung partiell abgetragen, beispielsweise abgefräst. Insbesondere ist die Aussparung nach Art eines Sacklochs gefertigt. Mit anderen Worten reicht die Aussparung nicht vollständig durch die Leiterplatte durch. Folglich ist die Aussparung eine Vertiefung der Leiterplatte. Insbesondere ist die Leiterplatte an dem Träger befestigt. Beispielsweise sind diese miteinander verschraubt oder aber verklebt. Mit anderen Worten ist auf diese Weise eine Pocketgeometrie erstellt. Somit ist ein Verschieben der Leiterplatte bezüglich des Trägers im Wesentlichen verhindert, sodass die Kamera vergleichsweise robust ist. Sofern der Bildsensor an die Leiterplatte gebondet ist, werden folglich die elektrischen Verbindungen zwischen dem Bildsensor und der Leiterplatte auch bei Erschütterungen des Kameragehäuses vergleichsweise gering belastet, beispielsweise bei einer Schlechtwegefahrt.
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Insbesondere ist an dem Kameragehäuse ein Objektiv befestigt. Hierfür weist zweckmäßigerweise die Außenwand eine Öffnung nach Art eines Lochs auf, innerhalb derer das Objektiv befestigt ist. Alternativ hierzu ist das Objektiv einstückig mit dem Kameragehäuse, was ein Ablösen verhindert. Zweckmäßigerweise umfasst das Kameragehäuse keinen Linsenhalter, sodass die Anzahl der zur Erstellung der Kamera benötigten Teile verringert ist. Das Objektiv weist beispielsweise eine Kunststoff- oder Glaslinse auf. Insbesondere umfasst das Objektiv ein Linsensystem mit mindestens einer Glas- und einer Kunststofflinse.
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Beispielsweise ist das Kameragehäuse aus einem Metall erstellt. Auf diese Weise ist eine Beeinflussung der Flachbaugruppe aufgrund elektromagnetischer Felder verringert. Zweckmäßigerweise ist hierbei das Kameragehäuse mit Masse kontaktiert, sodass auch Kurzschlüsse von der Flachbaugruppe zu dem Kameragehäuse aufgrund der vergleichsweise geringen elektrischen Spannungen verringert sind. Zudem ist das Kameragehäuse auf diese Weise vergleichsweise robust. Sofern der Bildsensor an dem Träger angebunden und thermisch mit diesem verbunden ist, weist der Bildsensor folglich im Wesentlichen die Temperatur des Kameragehäuses auf. Sofern der Hauptprozessor vorhanden ist, ist zudem eine Abgabe von Wärme über das Kameragehäuse an die Umgebung ermöglicht, sodass innerhalb des Kameragehäuses eine im Wesentlichen konstante Temperatur vorherrscht. Zweckmäßigerweise wird als Metall Aluminium oder aber eine Aluminiumlegierung verwendet. Auf diese Weise ist das Gewicht des Kameragehäuses reduziert, wobei die Bearbeitung vergleichsweise einfach ist.
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In einer Alternative hierzu ist das Kameragehäuse aus einem faserverstärkten Kunststoff erstellt, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff. Auf diese Weise ist ein vergleichsweise leichtes und robustes Kameragehäuse geschaffen. Zudem ist aufgrund der thermisch isolierenden Eigenschaften des faserverstärkten Kunststoffs, beispielsweise Epoxidharz, der Bildsensor von dem Hauptprozessor mittels des Trägers thermisch entkoppelt, sofern der Hauptprozessor vorhanden ist. Mit andern Worten ist der Wärmeübertrag zwischen dem Hauptprozessor und dem Bildsensor weiter verringert. Vorzugsweise umfasst die Kamera einen Deckel, mittels dessen das Kameragehäuse nach Positionierung sowohl des Bildsensors als auch der Flachbaugruppe verschlossen ist. Auf diese Weise ist der Bildsensor und die Flachbaugruppe mittels der Außenwand und dem Deckel vor Umwelteinflüssen geschützt. Zweckmäßigerweise ist der Raum innerhalb des Kameragehäuses staub- und feuchtigkeitsgeschützt und ist mittels einerseits der Außenwand, einem etwaigen Boden des Kameragehäuses, dem Deckel und insbesondere dem Objektiv erstellt.
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Das Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs weist eine Kamera mit einem Kameragehäuse auf, das eine Außenwand und einen hieran angebundenen Träger umfasst. Der Träger ist von der Außenwand zumindest teilweise umgeben, und insbesondere vollständig. Die Kamera weist ferner einen Bildsensor und eine Flachbaugruppe mit einer Leiterplatte auf. Der Träger ist zwischen dem Bildsensor und der Leiterplatte angeordnet, insbesondere mechanisch.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 schematisch vereinfacht ein Assistenzsystem mit einer Kamera,
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2 in einer Explosionsdarstellung die Kamera von vorne,
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3 in einer Explosionsdarstellung die Kamera von hinten, und
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4–6 verschiedene Montagezustände der Kamera.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch vereinfacht ein Assistenzsystem 2 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Assistenzsystem 2 weist eine Kamera 4 sowie eine Signaleinrichtung 6 auf, die signaltechnisch miteinander gekoppelt sind. Mittels der Kamera 4 wird die Umgebung des Kraftfahrzeugs im Bereich dessen vorderen Stoßfängers aufgenommen. Die auf diese Weise erstellten Bilder werden dem Fahrer mittels der als Multifunktion-Display ausgestalteten Signaleinrichtung 6 zur Verfügung gestellt. Die Kamera 4 weist ein Objektiv 8 mit einer Kunststofflinse auf, mittels dessen ein Bildsensor 10 abgedeckt ist. Die mittels des auf CMOS-Technik basierenden Bildsensors 10 erfassten Helligkeitswerte werden einer Steuereinheit 12 zugeführt und aus den mittels des Bildsensors 10 erfassten Helligkeitswerte, also aus den aufgenommenen Messdaten, ein Abbild rekonstruiert.
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In 2 und 3 ist die Kamera 4 jeweils in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Kamera 4 umfasst ein Kameragehäuse 14 mit einer Außenwand 16, die nach Art einer quaderförmigen Schale ausgestaltet ist. Mit anderen Worten umfasst die Außenwand 16 eine Boden 18 mit einer zentralen runden Öffnung 20. An der Außenwand 16 ist im Bereich der Öffnung 20 ein U-förmiger Halter 22 angeformt, der zwei zueinander parallelen Schenkel 24 umfasst, die parallel zu einer optischen Achse 26 der Kamera 4 verlaufen, und in den mittels der Außenwand 16 umgebenen Bereich hineinragen. Der Halter 22 umfasst einen Träger 28, mittels dessen die beiden Schenkel 24 verbunden sind, und der senkrecht zur optischen Achse 26 ausgerichtet ist. Das verbleibende Ende der beiden Schenkel 24 ist an den Boden 18 der Außenwand 16 angeformt. Der Träger 28 ist von der Außenwand 16 beabstandet von der der Außenwand 16 in radialer Richtung bezüglich der zur optischen Achse 26 umgeben. Das Kameragehäuse 14 ist einstückig aus Aluminium oder glasfaserverstärktem Kunststoff erstellt.
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Zur Montage wird das Objektiv 8 in die Öffnung 20 eingesetzt und mittels der beiden Schenkel 24 gehalten, deren Innenkontur der Außenkontur des tonnenförmigen Objektivs 8 entspricht. Zur Befestigung wird das Objektiv 8 entweder mit den beiden Schenkeln 24 verschraubt, oder mit den Schenkeln 24 oder dem Boden 18 verklebt oder verschweißt. Das Objektiv 8 weist eine erste Linse 30 und eine zweite Linse 32 auf, mittels derer das Objektiv 8 verschlossen ist. Hierbei ist die erste Linse 30 dem Kameragehäuse 14 abgewandt, wohingegen die zweite Linse 32 im Montagezustand von der Außenwand 16 umgeben ist. Mit anderen Worten befindet sich die zweite Linse 32 in einer Richtung parallel zur optischen Achse 26 zwischen dem Boden 18 und dem Träger 28. Die erste Linse 30 ist aus einem Kunststoff und die zweite Linse 32 aus einem Glas erstellt. Mittels der Linsen 30, 32 wird die Umgebung des Kraftfahrzeugs auf den Bildsensor 10 projiziert.
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Der Bildsensor 10 ist ein Bare Die, der auf CMOS-Technik basiert. Mit anderen Worten umfasst der Bildsensor 10 kein Gehäuse. Der Bildsensor 10 ist senkrecht zur optischen Achse 28 angeordnet und im Montagezustand zwischen dem Objektiv 8 und dem Träger 28 positioniert. Hierbei ist an dem Bildsensor 10, auf dessen, dem Träger 28 zugewandten Seite, ein thermoelektrisches Kühlelement 34 in Form eines Peltierelements befestigt. Der verbliebene Bereich dieser Seite des Peltierelements ist mit Wärmeleitpaste 36 bestrichen, mittels derer der Bildsensor 10 an dem Träger 28 befestigt wird. Hierbei wirkt die Wärmeleitpaste 36 nach Art eines Klebers. Zudem ist das thermoelektrische Kühlelement 34 mittels eines weiteren Klebers an dem Träger 28 befestigt. Folglich ist der Bildsensor 10 sowohl mechanisch als auch thermisch an den Träger 28 gekoppelt, sodass Wärme von dem Bildsensor 10 an das Kameragehäuse 14 abgegeben wird und zwar an den Träger 28. Aufgrund der Einstückigkeit des Kameragehäuses 14 wird diese bei einer Fertigung aus Aluminium an die Außenwand 16 weitergeleitet und von dort an die Umgebung der Kamera 4 abgegeben. Falls das Kameragehäuse 14 aus glasfaserverstärktem Kunststoff erstellt ist, entfällt die Wärmeleitpaste 36. Aufgrund der vergleichsweise schlechten Wärmeleiteigenschaften des Kunststoffs ist ein Wärmeeintrag von weiteren Komponenten der Kamera 4 auf den Bildsensor 10 im Wesentlichen unterbunden, wobei aufgrund des thermoelektrischen Kühlelements 34 ein Kühlung des Bildsensors 10 erfolgt.
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Die Kamera 4 umfasst ferner eine Flachbaugruppe 38 mit einer Leiterplatte 40 aus mit Glasfasern verstärktem Epoxidharz. Die Leiterplatte 40 ist senkrecht zur optischen Achse 26 ausgerichtet und quadratisch ausgestaltet. Die Kantenlänge beträgt 40 mm. Die Leiterplatte 40 ist auf der dem Bildsensor 10 gegenüberliegenden Seite des Halters 22 positioniert und weist auf der dem Halter 22 zugewandten Seite eine Aussparung 42 in Form einer Vertiefung auf. Die Außenmaße der Vertiefung 42 entsprechen den Abmessungen des Trägers 28 und die Tiefe ist im Wesentlichen gleich der Hälfte der Leiterplatte 40. Im Montagezustand ist der Träger 28 in der Aussparung 42 formschlüssig positioniert und wird mittels eines Klebers dort gehalten, was ein Ablösen der Flachbaugruppe 38 von dem Kameragehäuse 14 verhindert. Mit anderen Worten ist der Träger 28 zwischen dem Bildsensor 10 und der Leiterplatte 40 angeordnet.
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Auf der dem Träger 28 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 40 ist die Steuereinheit 12 in Form eines Hauptprozessors 44 als oberflächenmontiertes Bauelement in einem BGA-Verfahren an der Leiterplatte 40 angelötet. Der Hauptprozessor 44 weist ein eigenständiges Gehäuse auf und ist senkrecht zur optischen Achse 26 mittig an der Leiterplatte 40 befestigt. Der quadratische Hauptprozessor 44 weist eine Kantenlänge von 30 mm auf und ist auf der dem Träger 28 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 40 befestigt. Bei Betrieb der Kamera werden mittels des Hauptprozesses 44 die mittels des Bildsensors 10 erstellten Messdaten ausgewertet und hieraus ein digitales Bild erstellt. Die entstehende Verlustwärme wird aufgrund einerseits der Leiterplatte 40 sowie andererseits aufgrund des Trägers 28 nicht auf den Bildsensor 10 übertragen, sodass dessen Messwerte ein vergleichsweise geringes Rauschen aufweisen.
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Die Kamera 4 weist ferner einen nicht dargestellten Deckel auf, der parallel zum Boden 18 und senkrecht zur optischen Achse 26 angeordnet ist. Dieser wird auf der dem Boden 18 gegenüberliegenden Seite der Außenwand 16 an dieser mittels Schrauben angebunden. Hierfür weist das Kameragehäuse 14 an zwei gegenüberliegenden Ecken zwei parallel zur optischen Achse 26 verlaufende Schraubenaufnahmen 46 auf.
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In 4 ist ein erster Montagezustand der Kamera 4 dargestellt. Zunächst wird das einstückige Motorgehäuse 14 erstellt, beispielsweise im Aluminiumdruckgussverfahren. In einem weiteren Arbeitsschritt wird der Bildsensor 10 durch die Öffnung 20 innerhalb der Außenwand 16 positioniert und an dem Träger 28 befestigt. Der Bildsensor 10 weist aufgrund der Ausführung als Bare Die eine Anzahl von Bond-Drähten 48 auf, die beidseitig des Trägers 28 überstehen. In einem weiteren Arbeitsschritt wird, wie in 5 dargestellt, die Flachbaugruppe 38 in das Kameragehäuse 14 von der der Öffnung 20 gegenüberliegenden Seite der Außenwand 16 eingeführt, wobei der Träger 28 innerhalb der Aussparung 42 positioniert wird. Die Leiterplatte 40 ist von der Außenwand 16 beabstandet und der Hauptprozessor 48 befindet sich auf der dem Träger 28 und dem Bildsensor 10 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 40.
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In einem weiteren Arbeitsschritt wird, wie in 6 dargestellt, ein Bond-Werkzeug 50 durch die Öffnung 20 in den mittels der Außenwand 16 und der Leiterplatte 40 gebildeten Raum eingeführt und die Bond-Drähte 48 des Bildsensors 10 mit nicht näher dargestellten Leiterbahnen der Leiterplatte 40 elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten ist der Bildsensor 10 an die Leiterplatte 40 gebondet. Infolgedessen ist der Bildsensor 10 signaltechnisch mittels der Bond-Drähte 48 sowie der Leiterbahnen mit dem Hauptprozessor 44 verbunden. In weiteren Arbeitsschritten wird das Objektiv 8 innerhalb der Öffnung 20 positioniert sowie dort angebunden. Auch wird die Flachbaugruppe 38 signaltechnisch mit einer Leitung verbunden, mittels derer die Kamera 4 im Montagezustand mit der Signaleinrichtung 6 gekoppelt ist. Ferner wird das Kameragehäuse 14 mit dem Deckel verschlossen.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Assistenzsystem
- 4
- Kamera
- 6
- Signaleinrichtung
- 8
- Objektiv
- 10
- Bildsensor
- 12
- Steuereinheit
- 14
- Kameragehäuse
- 16
- Außenwand
- 18
- Boden
- 20
- Öffnung
- 22
- Halter
- 24
- Schenkel
- 26
- optische Achse
- 28
- Träger
- 30
- erste Linse
- 32
- zweite Linse
- 34
- thermoelektrisches Kühlelement
- 36
- Wärmeleitplaste
- 38
- Flachbaugruppe
- 40
- Leiterplatte
- 42
- Aussparung
- 44
- Hauptprozessor
- 46
- Schraubenaufnahme
- 48
- Bond-Draht
- 50
- Bond-Werkzeug
